第三章 无机气硬性胶凝材料

第三章无机气硬性胶凝材料1、胶凝材料定义

土木工程中用来将散粒材料或块状材料粘结成为整体的材料，统称为胶凝材料胶凝材料的定义和分类2、分类（按化学成分划分）气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续增长强度的胶凝材料。水硬性胶凝材料：不仅能在空气中硬化，而且能更好的在水中硬化，能保持并继续增长其强度的胶凝材料第一节石膏石膏：以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。一、石膏的原料、生产及品种原料：天然石膏（CaSO4•2H2O

）、化学工业副产物的石膏废渣按煅烧时温度分类：石膏低温煅烧石膏高温煅烧石膏（一）低温煅烧石膏低温煅烧石膏：在低温下（110～170℃）煅烧天然石膏所获得的产品。低温煅烧石膏主要成分：半水石膏CaSO4•0.5H2O

反应式：

CaSO4•2H2O=CaSO4•0.5H2O+1.5H2O1、建筑石膏建筑石膏（熟石膏）是天然石膏在回转窑或炒锅中煅烧后磨细所得产品。建筑石膏主要成分：

β型半水石膏（细小的晶体），少量的无水石膏（CaSO4）和未分解的原料颗粒建筑上所用的石膏都属于建筑石膏。（一）低温煅烧石膏2、模型石膏模型石膏是β型半水石膏，但含杂质少，细度小。模型石膏在于陶瓷工业中用作成型的模型.（一）低温煅烧石膏3、高强度石膏原料：杂质较少的天然石膏生产条件：压蒸条件下（120～126℃，0.13MPa

）主要成分：α型半水石膏(晶体粗大而密实)α型半水石膏与β型半水石膏相比，达到一定稠度时，前者需水量小，因而α型半水石膏硬化后结构密实，抗压强度高。（一）低温煅烧石膏高温煅烧石膏：天然石膏在800～1000℃下煅烧后磨细得到的产品主要成分:无水硫酸钙、氧化钙（少量的氧化钙是无水石膏与水进行反应的激发剂）高温煅烧石膏与建筑石膏比较，前者凝结硬化慢，但耐水性和强度高，耐磨性好。应用:用于砌筑和铺设地面，也叫地板石膏（二）高温煅烧石膏二、建筑石膏的凝结于硬化1、凝结、硬化定义：建筑石膏与水拌合，形成具有可塑性的石膏浆体，然后逐渐变稠失去可塑性，但此时并无强度，这个过程称为凝结。在此之后浆体逐渐变成具有一定强度的固体，这个过程称为硬化。二、建筑石膏的凝结与硬化2、建筑石膏的水化反应水化反应式：

CaSO4•0.5H2O+1.5H2O=CaSO4•2H2O

半水石膏首先在水中溶解，与水发生水化反应，生成的二水石膏不断从过饱和溶液中沉淀而析出胶体微粒。直到半水石膏全部转化为二水石膏为止。此过程进行较快，约7～12min二、建筑石膏的凝结与硬化3、建筑石膏的凝结硬化随着水化的进行，二水石膏生成量不断增加，水分逐渐减少，浆体开始失去可塑性，称为初凝。而后浆体继续变稠，二水石膏胶体逐渐变为晶体，晶体逐渐长大、共生和相互交错，使凝结的浆体逐渐产生强度，即为终凝。随着干燥，浆体强度逐渐增加，当水分完全蒸发后，强度停止发展三、建筑石膏的特性、质量要求及应用（一）建筑石膏的特性1、凝结硬化快初凝不小于6min；终凝不早于30min

一周左右完全硬化。

缓凝剂作用：延缓初凝时间

原理：降低半水石膏溶解度或溶解速度三、建筑石膏的特性、质量要求及应用（一）建筑石膏的特性2、微膨胀性优点：制品形体饱满，表面光滑细腻，干燥时不开裂。3、孔隙率高优点：容重小，保温隔热性好，吸音性强缺点：耐水性、抗渗性和抗冻性较差三、建筑石膏的特性、质量要求及应用（一）建筑石膏的特性4、防火性较好

100℃以上温度时，结晶水蒸发脱水后的无水石膏是良好的绝热体

（二）建筑石膏的质量要求建筑石膏质量标准（GB/T9776-2008）按凝结时间、细度及强度分为优等品、一等品、合格品。（三）建筑石膏的应用室内抹灰、粉刷、油漆打底层、建筑装饰品、石膏板石膏板优点：轻质、隔热保温、吸声、不燃、施工方便等性能。石膏板品种：纸面石膏板、石膏装饰板、纤维石膏板、石膏空心条板等。建筑石膏注意事项：①储存时需要防水防潮②储存期一般不超过三个月第二节石灰石灰的优点：原料分布广泛、生产工艺简单、成本低廉一、石灰的原料与生产原料：石灰石、白云质石灰石、其他含碳酸钙为主的天然原料。生产：将原料进行煅烧，生成氧化钙（生石灰）反应式：一、石灰的原料与生产钙质石灰：MgO≤5%

镁质石灰：MgO﹥5%

欠火石灰：降低质量等级和利用率。过火石灰：会带来危害。二、石灰的熟化与硬化（一）石灰的熟化熟化：生石灰与水作用生成熟石灰的过程称为石灰的熟化或消化、消解。反应式：

CaO+H2O→Ca(OH)2+64.9kJ水化反应特点：①水化热大，水化速率快

②

水化过程中体积增大欠火石灰：不能熟化过火石灰：在石灰浆体硬化后发生水化作用，产生膨胀引起隆起或开裂等质量事故。为了消除过火石灰的危害，应将熟化后的石灰浆（膏），保持其表面有水的情况下在消化池中储存2～3周，这一过程称为陈伏。二、石灰的熟化与硬化二、石灰的熟化与硬化（二）石灰的硬化石灰浆体硬化过程包括干燥硬化和碳化硬化1、干燥硬化由于水分蒸发产生毛细管压力，使氢氧化钙颗粒间的接触变得紧密产生强度，强度值不大，遇水丧失。干燥过程中氢氧化钙在过饱和溶液中结晶，但结晶数量少，因而强度低。二、石灰的熟化与硬化1、碳化硬化氢氧化钙与空气中的的二氧化碳化合生成碳酸钙晶体称为碳化反应式：

Ca(OH)2+CO2+nH2O→CaCO3+(n+1)H2O三、石灰的特性、质量要求与应用（一）石灰的特性

1、保水性好

2、凝结硬化慢、强度低

3、耐水性差

4、体积收缩大（二）石灰的品质要求建筑生石灰的技术指标

项目钙质生石灰镁质生石灰优等品一等品合格品优等品一等品合格品（CaO+MgO）含量（%）不小于908580858075末消化残渣含量（5mm园孔筛余）%，不大于5101551015CO2含量（%）不大于5796810产浆量/（L·kg-1）不小于2.82.32.02.82.32.0建筑消石灰粉的技术指标项目钙质生消石灰粉镁质消生石灰粉白云石消石灰粉优等一等合格优等一等合格优等一等合格（CaO+MgO）含量%，不小于706560656055656055

体积安定性合格合格合格合格合格合格游离水(%)0.4~20.4~20.4~20.4~20.4~20.4~20.4~20.4~20.4~2细度0.9mm筛筛余(%),不大于000.5000.5000.50.125mm筛筛余(%),不大于310153101531015三、石灰的特性、质量要求与应用（三）石灰的应用

1、石灰乳涂料和砂浆

2、灰土和三合土

3、硅酸盐制品

储存：生石灰块和生石灰须在干燥条件下运输和贮存。第三节水玻璃俗称泡花碱，一种碱金属硅酸盐（硅酸钾水玻璃、硅酸钠水玻璃）。通式：R2O•nSiO2n—水玻璃模数。一、水玻璃的生产

1.湿法石英砂和氢氧化钠水溶液在压蒸锅（0.2-0.3MPa）内用蒸汽加热溶解而制成。

2.干法将石英砂和碳酸钠磨细拌匀，在1300~1400℃温度下熔融。

Na2CO3+nSiO2→Na2O·nSiO2+CO2↑

熔融的水玻璃冷却后在0.3~0.8MPa的蒸压釜内加热溶解成胶状玻璃溶液，即液态水玻璃。

二、水玻璃的硬化水玻璃吸收空气中CO2形成无定型的二氧化硅凝胶，并逐渐干燥而硬化。

Na2O•nSiO2+CO2